KR20020050524A - 미세 감광 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광장치 및 감광층의 한계 해상력에 근접한 미세 감광층 패턴에 전자빔을 조사시켜 감광층 패턴의 프로파일을 개선시키는 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 반도체 기판상에 감광층을 도포하고 상기 감광층을 노광 및 현상하여 감광층 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광층 패턴상에 전자 빔을 조사하여 상기 감광층 패턴의 프로파일을 개선하는 단계; 상기 감광층 패턴을 마스크로 하여 상기 감광층 패턴의 하면의 물질층을 식각하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

미세 감광 패턴 형성 방법{Method for making fine photoresist pattern}

본 발명은 미세 감광 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 노광장치 및 감광층의 한계 해상력에 근접한 미세 감광층 패턴에 전자빔을 조사시켜 감광층 패턴의 프로파일을 개선시키는 미세 패턴 형성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

현재의 미세 패턴 형성 방법은 웨이퍼상에 감광물질을 도포하고스텝퍼(stepper) 또는 스캐너(scanner)로 노광 및 현상하여 감광 패턴을 형성한다.

그러나 노광 공정에서 사용되고 있는 감광 패턴 크기가 반도체 소자가 집적화되면서 점점 미세하여 지고 있으며 현재 사용하고 있는 스텝퍼 및 스캐너의 해상 능력을 초과하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 노광 장치의 해상 능력을 향상시키는 방법으로 위상 반전 마스크를 사용하거나 감광물질을 박막화하는 등의 기술을 적용하고 있으나, 0.15um이하의 미세 패턴은 공정 마진(margin)이 부족하여 어려움이 있고 성공적으로 패턴을 형성한다 하여도 감광 패턴의 프로파일(resist pattern profile)이 좋지 않은 경우가 대부분이다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 제시되고 있는 것이 감광 패턴에 전자빔(electron beam)을 조사하여 감광 패턴에 전자오염(electron contamination)을 발생시켜 감광 패턴의 프로파일(profile)을 개선시키는 방법이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 미세 패턴 형성 방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a내지 도 1d는 종래 기술의 미세 패턴 형성 방법의 공정 단면도이다.

도 1a와 같이, 반도체 기판(1)상에 감광층(2)을 도포하고, 도 1b와 같이, 광(4)을 차광 패턴(5)가 형성되어 있는 마스크(3)를 통하여 감광층(2)상에 조사시키면 감광층(2)는 노광영역(6)과 비노광영역(7)로 구분된다.

도 1c와 같이, 현상공정을 실시하여 노광영역(6)의 감광층(2)을 제거하여 감광층 패턴(8)을 형성하고, 도 1d와 같이, 감광층 패턴(8)을 마스크로 하여 감광층의 하면의 물질층(도면에 도시되지 않음)을 식각한다.

상기와 같이 반도체 기판상에 감광층을 도포하고 노광장치의 광원으로 마스크에 묘화된 차광 패턴을 감광층에 전사하고 현상함으로써 최종적으로 반도체 기판상에 감광층 패턴을 형성하게 된다.

이때, 감광층 패턴의 프로파일은 노광장치의 해상능력 및 감광층의 감광능력에 의해 크게 좌우되며 노광장치의 해상능력 및 감광층의 감광능력을 초과하게 되면 감광층 패턴이 정상적으로 형성되지 않고 변형 또는 왜곡되는 결과를 초래하게 된다.

이와 같은 종래 기술의 미세 패턴 형성 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

노광 장치의 해상 능력 및 감광층의 감광 능력을 초과하는 미세패턴은 에지 거칠기(edge roughness), 패턴 크기의 불균일 그리고 감광층 두께의 감소을 유발하고 변형이 발생한 감광층 패턴은 이후 식각 공정에 패턴 크기의 불균일 에지 거칠기와 같은 동일한 영향을 주고, 감광층 두께의 감소로 인해 식각시 마스킹(masking)해주어야 할 패턴까지 식가되어 정상 패턴이 형성되지 못한다.

또한 노광 장치 및 감광층의 감광 능력을 초과는 공정 마진을 감소시키고 또한 노광 장치의 수명을 단축시킨다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 미세 패턴 형성 방법에 대한 문제를 해결하기 위한 것으로 노광장치 및 감광층의 한계 해상력에 근접한 미세 패턴 형성시 감광층 패턴의 프로파일을 개선시키기 위해서 노광 및 현상 처리가 끝난 감광층 패턴에 전자빔을 조사시켜 감광층 패턴의 표면의 에지 거칠기(edge roughness)를 완화시키고 감광층 패턴의 균일성을 향상시키는 미세 패턴 형성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a내지 도 1d는 종래 기술의 미세 패턴 형성 방법의 공정 단면도

도 2a내지 도 2e는 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법의 공정 단면도

도 3a와 도 3b는 전자빔 조사에 따른 변화를 도시한 감광층 패턴의 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 반도체 기판 22 : 감광층

23 : 마스크 24 : 광

25 : 차광 패턴 26 : 노광영역

27 : 비노광영역 28 : 감광층 패턴

29 : 전자 빔

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법은 반도체 기판상에 감광층을 도포하고 상기 감광층을 노광 및 현상하여 감광층 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광층 패턴상에 전자 빔을 조사하여 상기 감광층 패턴의 프로파일을 개선하는 단계; 상기 감광층 패턴을 마스크로 하여 상기 감광층 패턴의 하면의 물질층을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 반도체 기판상에 감광층을 도포하고 패턴을 형성하기 위하여 마스크을 이용하여 노광 및 현상할 때 마스크상에 형성된 차폐 패턴의 크기가 노광 장치 및 감광층의 해상 능력을 초과하는 경우 패턴의 변형 및 왜곡이 발생하게 된다. 이러한 왜곡 및 변형을 없애 주기 위해 고안된 것이 전자빔 조사 방식이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a내지 도 2e는 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법의 공정 단면도 이다.

도 2a와 같이, 반도체 기판(21)상에 감광층(22)을 도포하고 도 2b와 같이 광(24)을 차광 패턴(25)이 형성되어 있는 마스크(23)를 통하여 감광층(22)상에 조사시키면 감광층(22)은 노광영역(26)과 비노광영역(27)로 구분된다.

도 2c와 같이, 현상공정을 실시하여 노광영역(26)의 감광층(22)을 제거하여 감광층 패턴(28)을 형성하고, 도 2d와 같이, 감광층 패턴(28)상에 전자빔(electron beam)(29)을 조사한다.

도 2e와 같이, 감광층 패턴(28)을 마스크로 하여 감광층의 하면의 물질층(도면에 도시되지 않음)을 식각한다.

도 3a와 도 3b는 전자빔 조사에 따른 변화를 도시한 감광층 패턴의 단면도이다.

도 3a는 전자빔을 조사하기 전의 감광층 패턴으로 한계 해상력에 근접되어 감광층 패턴의 프로파일이 불량한 상태이고, 도 3b는 전자빔 조사 후에 감광층 패턴이 전자 오염되어 감광층 패턴의 프로파일이 개선된 상태를 나타낸다.

이때, 감광층 패턴에 조사시키는 전자빔의 양은 프로브 커런트(probe current)수치, 전자빔을 조사하는 시간 그리고 챔버(chamber)내의 가스 농도에 의해 정해진다.

본 발명의 감광층 패턴의 형성 방법은 종래 기술과 유사하지만 변형된 감광층 패턴에 전자빔을 조사시켜 감광층 패턴에 전자오염에 의해 감광층 패턴의 왜곡을 제거하거나 완화시키는 점이 다르다.

프로파일이 불량한 감광층 패턴에 전자빔을 조사시키면 감광층 패턴의 표면에 전자에 의함 오염이 발생하고 프로파일이 개선된다. 즉 에지 거칠기(edge roughness)의 완화, 감광층 패턴의 균일성의 향상 그리고 노광 및 현상 과정에서 소실된 감광층의 두께를 일부 보상해 준다.

이와 같은 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫 번째, 노광 장치 및 감광층 해상력을 초과하여 발생하는 감광층 패턴의 에지 거칠기(edge roughness), 감광층 두께의 감소 그리고 감광층 패턴의 불균일성을 제거하거나 완화하여 정상적인 프로파일(profile)을 가진 감광층 패턴을 형성할 수 있다.

두 번째, 감광층 패턴의 변형으로 발생할 수 있는 식각 불량, 즉 식각된 패턴 크기 불량 및 에지 거칠기 특히 감광층 패턴의 막 두께 감소로 인한 식각 물질층의 손상을 방지한다.

세 번째, 노광 장치 및 해상능력을 초과하는 미세 패턴을 형성시 공정 마진(margin)을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 반도체 기판상에 감광층을 도포하고 상기 감광층을 노광 및 현상하여 감광층 패턴을 형성하는 단계;

   상기 감광층 패턴상에 전자 빔을 조사하여 상기 감광층 패턴의 프로파일을 개선하는 단계;

   상기 감광층 패턴을 마스크로 하여 상기 감광층 패턴의 하면의 물질층을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 전자빔의 양은 프로브 커런트(probe current)수치, 전자빔을 조사하는 시간 그리고 챔버(chamber)내의 가스농도에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.